Basit Yapıya Sahip Olduğu Düşünülen Suyun Komplike İlişkileri
Basit yapıya sahip olduğu düşünülen suyun aslında komplike ilişkiler gösterdiğine dair yeni ve önemli bir keşfin arka planını anlatıyoruz.
Bilim adamları nihayet suyun en karmaşık özelliklerinden birine açıklık getirebildiler. Stockholm Üniversitesi’nden araştırmacılar suyun, yapısal ve yoğunluk olarak bariz çeşitlerinin olduğu iki farklı sıvı olarak var olabildiğini keşfettiler. Bu keşif bilim insanlarının suyu daha etkin tuzdan arındırmalarını kolaylaştıracak.
Suyun İki Farklı Sıvı Çeşidi Olarak Var Olabildiği Keşfedildi
Su, basit ve sıradan bir madde gibi görünmekle birlikte diğer sıvı tiplerinden farklı olarak davranmasına neden olan çeşitli sıra dışı özelliklere sahiptir. Örneğin, suyun donma noktası, yoğunluğu, ısı kapasitesi ve diğer özelliklerinin yüzde 70’i, bir çok sıvıdan farklılık gösterir. Aslında suya özgünlük kazandıran bu farklılaştırıcı özellikler, onu hayatın temel unsuru haline getirir.
Araştırma ekibi, suyun moleküler seviyede davranışını gözlemlemek için deneylerini örnekler üzerinde X-ışınları kullanarak gerçekleştirmişler. Stockholm Üniversitesi’nde postdoktora çalışanı olan Fivos Perakis “Moleküller arasındaki izafi konumları farklı zamanlarda tespit etmek için X-ışınlarını kullanabilmek oldukça heyecan verici. Su örneğinin düşük sıcaklıklarda iki faz arasındaki geçişini bütünüyle takip edebildik ve böylece sıvılarda tipik bir davranış olan difüzyonun varlığını sergiledik” dedi.
Bilim adamlarının keşfettikleri şey aslında suyun iki farklı sıvı olarak varlığını sürdürdüğü yeni bir özelliği gösteriyor. Stockholm Üniversitesi’nde Kimyasal Fizik profesörü olan Anders Nilsson “Yeni önemli özellik, buz kristalizasyonunun yavaş hızda gerçekleştiği düşük sıcaklıklarda suyun iki farklı sıvı olarak var olabileceğini bulduğumuz anlamına geliyor” diyor.
İki farklı sıvı yapısı X-ışınları kullanılarak Chicago yakınlarındaki Argonne National Laboratuvarı’nda delillendirilmişti. Daha sonra bu iki yapının davranışı, Hamburg’da bulunan devasa X-ışını laboratuarı DESY’de araştırılmış ve gözlenmişti. Bu araştırmalar esnasında her iki yapının da sıvı halde oldukları gösterilebilmişti. Bu da suyun iki farklı sıvı olarak var olabileceği anlamına geliyordu.
Bu Gerçeğin Arkasındaki Bilimsel Açıklama Ne Olabilir?
Bilim adamlarına göre ‘amorf (şekilsiz) buz’, buzun yeryüzünde bulunan en sık rastlanan biçimidir. Bu biçim yüksek ve düşük yoğunluk olmak üzere iki farklı şekle sahiptir ve düzensiz bir kristalleşme haline sahiptir. Bu iki biçim birbirleriyle karşılıklı olarak dönüşebilme özelliğine sahiptirler ve sıvı suyun yüksek ve düşük yoğunluk biçimleriyle ilişkilidirler. Araştırma ekibinin bir üyesi olan Katrin Amann-Winkel gerçekleşen bu komplike dönüşümün nasıl gerçekleştiğini açıklıyor:
“Uzun yıllar şekilsiz buzları inceleyerek donmuş bir sıvının camsı bir hali olarak düşünülebileceklerine dair bir açıklama getirmeye çalıştım. Suyun camsı halinin neredeyse bütünüyle bambaşka, daha yapışkan, daha düşük yoğunlukta, yapışkan sıvı hale dönüşmesini gözlemliyor olmak, bir rüyanın gerçekleşmesinden başka bir şey değil.”
Üniversite’de Teorik Kimyasal Fizik profesörü olan Lars Pettersson, iki farklı sıvı halinde suyun nasıl davrandığını açıklamak için basit bir açıklama getiriyor:
“Su oda sıcaklığında yüksek yoğunlukla düşük yoğunluk arasında hangi şekilde olması gerektiği konusunda kararsızlık yaşar ve bu sebeple de her iki hal arasında yerel çalkantılar açığa çıkar. Bulunan sonuçlar işte bu resme çok güçlü bir destek sağlıyor. Özetle: Su komplike olmayan, fakat komplike ilişkiye sahip iki basit sıvının bileşiminden ibarettir.”
Daha da önemlisi bu araştırmanın eriştiği yenilik aynı zamanda yaşam için önem arz eden tuzların ve biyomoleküllerin suyu nasıl etkilediklerine dair açıklama getirilmesini de kolaylaştırıyor. Bu keşifle birlikte suyun gelecekte nasıl daha iyi rafine edilebileceği, tuz ve diğer maddelerden nasıl ayrıştırılabileceğine dair araştırmalara giden yolun kaldırım taşları döşenmiş oluyor.
Kaynak : webtekno.com
